随着我国铁路事业的发展,电力机车的检修工作面临检修种类增加,数量增多的问题。最初采用在铁路线上试运行完成检修工作,为了提高检修效率,缩短检修时间,减小检修工作对线上运行车辆造成的影响,由集中化、专业化的电力机车检修装置完成电力机车的检修工作已经成为一种迫切的需求。目前已修建的电力机车检修装置主要使用电机来模拟电力机车负载,本文所研究的电力机车检修装置使用电机与飞轮配合的方式实现电力机车的加载任务。由于加载飞轮的运行模式受电力机车牵引电机运行模式的影响,所以加载飞轮的运行模式与储能用飞轮不同,本文主要关注的问题是飞轮大惯量储能和释能过程中对牵引电机的加载和运行特性。重点研究了加载飞轮的应力分析和结构设计。特别是对电力机车加载过程中飞轮的应力分布进行了深入的理论分析,并通过Ansys有限元分析软件实现加载飞轮的三维应力仿真。同时用Ansys软件仿真实现了目前电力机车检修装置所用加载飞轮的径向应力、环向应力以及轴向应力分布情况,分析得出此加载飞轮应力分布并不均匀,结构设计不合理,需要进一步对飞轮形状进行优化。利用软件对加载飞轮进行结构优化,在保证重量和转动惯量不变的约束条件下,改变厚度使得应力均匀的分布同时最大应力值也减小,降低了对飞轮材料的强度要求,因此加载飞轮可以选择拉伸强度低的材料,成本也随之降低,为加载飞轮的设计提供了优化方案。并且通过Matlab/Simulink实现了加载系统控制的仿真,最后通过仿真结果和试验结果验证了电机与飞轮配合完成机车加载工作的合理性,为电力机车整车试验加载系统的研究和应用奠定了基础。